JP4177745B2 - 電磁駆動弁の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁駆動弁の制御装置に係り、特に、内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置に関する。

内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉操作を機械的な動弁機構によって行うことに代えて、電磁コイルの通電によって生じる電磁力によって行い、その開閉タイミングを電気的に制御可能にして、機関の性能を向上させることが知られている。

例えば、下記特許文献１には、各気筒に開用及び閉用電磁コイルによって開閉せしめられる吸気弁及び排気弁としての電磁駆動弁が備えられ内燃機関に、マイクロコンピュータで構成された制御ユニットと各電磁駆動弁の開用及び閉用電磁コイルを通電駆動するための駆動ユニットとからなる電磁駆動弁制御装置を配備し、このシステムによって電磁駆動弁を制御することが提案されている。

かかる電磁駆動弁制御装置では、制御ユニットが機関の運転状態や電磁駆動弁のリフト量等に基づいて各電磁駆動弁に備えられた二つ（開用及び閉用）の電磁コイルに対する目標電流値を設定し、それらをアナログ信号に変換して駆動ユニットに出力している。駆動ユニットは、入力された目標電流値に従って各電磁駆動弁の電磁コイルに駆動電流を通電している。なお、このシステムでは、目標電流値を出力するのに使用する制御ユニットのＤ／Ａ変換器の数を減らすために、制御ユニットから駆動ユニットに複数の制御信号を出力している。

一方、内燃機関の電磁駆動弁等の制御に関連して、例えば下記特許文献２には、制御ユニットから駆動ユニットへの通信処理負荷を軽減すべく、制御ユニット（指令信号発生手段）が、吸気弁及び排気弁としての電磁駆動弁や自動変速機の電磁アクチュエータ等に備えられる電磁コイルの識別データ（ＩＤ）と、各電磁コイルに対する指令電流値と、を含む指令信号を所定の時間間隔毎に発生し、前記指令電流値の変化が大きい指令信号を選択して、選択された指令信号のみを、対応する電磁コイルに順次的に送信することが提案されている。

特開２００２−４３１２７号公報（第１〜１５頁、図１〜図１３） 特開２００３-１７３１７号公報（第１〜１６頁、図１〜図１９）

ところで、電磁駆動弁制御装置においては、マイクロコンピュータを有する制御ユニットと、大電力が通電される駆動ユニットの動作環境条件が異なるため、それぞれを異なる場所に設置することが考えられる。しかしながら、上記のような電磁駆動弁制御装置では、制御ユニットと駆動ユニットが複数のアナログ信号と複数の制御信号で接続されているため、両ユニット間の配線が複雑になる。

これを解決するため、制御ユニットと駆動ユニットをシリアル伝送路で接続し、全ての電磁駆動弁（の電磁コイル）に対する目標電流値をシリアル通信によって転送するシステムが考えられる。しかしながら、機関には多数の電磁駆動弁が備えられており、制御ユニットから駆動ユニットに転送する目標電流値の個数は多い。例えば、機関が４気筒で構成され、各気筒に吸気弁と排気弁がそれぞれ２つずつ備わっている場合、電磁駆動弁の数は１６で電磁コイルの数は３２、すなわち、目標電流値の個数は３２となる。従って、制御ユニットから駆動ユニットへ全ての電磁コイルについての目標電流値を転送するには長時間かかり、制御ユニットで通電量（目標電流値）を設定してからそれが電磁コイルの通電に実際に反映されるまでの時間が長くなる。また、目標電流値を転送する周期は転送時間よりも短くできない。このため、制御周期が長くなり、応答性、制御精度の向上等を図ることが難しいという問題があった。

なお、前記特許文献２に所載の技術は、制御ユニットから駆動ユニットへの通信処理負荷を軽減できるが、上記した如くの、一つの電磁駆動弁に開用及び閉用の２つの電磁コイルが備わっている場合に、送信すべき目標電流値（指令電流値）の個数を減らしてその転送時間を短縮することには、有効ではない。

本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、その目的とするところは、シリアル通信による目標電流値の転送時間を短くでき、それによって、制御周期を短縮して電磁駆動弁の応答性や制御精度等の向上を図ることができる電磁駆動弁の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備える。

そして、前記制御手段は、通電すべき電磁コイルに対する目標電流値と、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した識別子に基づいて通電すべき電磁コイルを選定するようにされていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記駆動手段は、受信した識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した識別子に対応しない電磁コイルへの通電を停止するようにされる。

他の好ましい態様では、前記駆動手段は、受信した識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した識別子に対応しない電磁コイルを前回受信した目標電流値に基づいて通電駆動するようにされる。

このような構成とされた本発明に係る電磁駆動弁制御装置の好ましい態様においては、制御手段から駆動手段に転送される目標電流値に、開用及び閉用の電磁コイルのいずれに対応する目標電流値かを識別するための識別子（ＩＤ）が付加されるので、通電すべき電磁コイルの目標電流値だけを転送し、通電する必要のない電磁コイルの目標電流値は転送しなくて済む。

そのため、制御手段から駆動手段に転送すべき目標電流値の個数を半減でき、１回当たりのデータ転送量を少なくでき、その結果、制御手段から駆動手段への目標電流値のトータルでの転送時間を半分近くまで短縮することができる。

これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、電磁駆動弁の応答性や制御精度等を向上できる。

一方、本発明に係るもう一つの電磁駆動弁制御装置は、内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備える。

そして、前記制御手段は、目標電流値を変更すべき電磁駆動弁の、通電すべき開用及び閉用のどちらかの電磁コイルの目標電流値と、開閉操作すべき電磁駆動弁を識別するための第１の識別子、及び、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための第２の識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した第１の識別子に対応しない電磁駆動弁の電磁コイルを前回受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第１の識別子に対応する前記電磁駆動弁の電磁コイルのうち、受信した第２の識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第２の識別子に対応しない電磁コイルへの通電を停止するようにされていることを特徴としている。

これにより、開閉操作すべき（開弁期間にある）電磁駆動弁に備えられた通電すべき電磁コイルに対する目標電流値だけを転送すればよく、閉状態の電磁駆動弁の電磁コイルや通電する必要のない電磁コイルの目標電流値を転送しなくて済むので、目標電流値の転送時間を短くできる。

また、他の好ましい態様では、前記制御手段は、前記吸気弁の開弁期間が重複しない複数の気筒からなる複数の気筒群の吸気弁に対する目標電流値、及び、前記排気弁の開弁期間が重複しない複数の気筒からなる複数の気筒群の排気弁に対する目標電流値を設定するとともに、この目標電流値に、当該目標電流値が前記電磁駆動弁の開弁期間が部分的に重複する複数の気筒からなる複数の気筒群のいずれに対応するのかを識別するための第１の識別子を付加するようにされる。

かかる構成とされた本発明に係るもう一つの電磁駆動弁の制御装置では、目標電流値に第１の識別子と第２の識別子とが付加され、開閉すべき電磁駆動弁に備えられた通電すべき電磁コイルに対する目標電流値だけを転送し、通電する必要のない電磁コイルの目標電流値は転送しなくて済むので、制御手段から駆動手段へ送信すべき目標電流値の個数を大幅に削減でき（例えば、直列４気筒で各気筒に吸気弁及び排気弁が１つずつ備えられている場合は、１回で送信すべき目標電流値の個数を１／４に削減できる）、１回当たりのデータ転送量を大幅に少なくできる。そのため、制御ユニットから駆動ユニットへの前記目標電流値の転送時間を短縮することができ、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。

以上の説明から理解されるように、本発明に係る電磁駆動弁制御装置は、制御手段から駆動手段へ目標電流値を送信する際、各電磁駆動弁の開用及び閉用電磁コイルのうちいずれか一方の通電すべきコイルに対する目標電流値だけを転送すればよいので、目標電流値の転送時間を短くでき、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。加えて、各吸排気弁のうち開弁期間が重複しない弁同士のうち、目標電流値が変更される弁に対する目標電流値だけを転送するようになすことにより、目標電流値の転送時間をさらに短縮でき、これによって、電磁駆動弁の制御精度等を一層向上できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る電磁駆動弁の制御装置の一実施形態を、それが採用された内燃機関の一例の主要部と共に示す概略構成図である。

内燃機関１は、４つの気筒#１、#２、#３、#４を備えている。各気筒#１、#２、#３、#４には、ピストン３、吸気ポート５、吸気弁４ａ、排気ポート６、排気弁４ｂ、点火プラグ７等が備えられている。吸気弁４ａ、排気弁４ｂは、それぞれ閉用及び開用電磁コイル（図２のアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａ）によって開閉駆動される電磁駆動弁である。以下、特に区別しない場合には吸気弁４ａ、排気弁４ｂを電磁駆動弁と呼ぶ。

なお、本実施形態では、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に、吸気弁４ａ及び排気弁４ｂが１つずつ備えられているが、吸気弁４ａ及び又は排気弁４ｂを２つ以上備えた構成にしてもよい。

電磁駆動弁４ａ、４ｂは、それぞれ制御ユニット８と駆動ユニット９とからなる電磁駆動弁制御装置２によって制御される。

制御ユニット８は、機関の回転周期よりもさらに短い制御周期で動作しており、制御周期毎に電磁駆動弁４ａ、４ｂにそれぞれ備えられたリフトセンサ４６ａ、４６ｂから得られるリフト量信号４７ａ、４７ｂに基づいて電磁駆動弁４ａ、４ｂの各電磁コイル４３ａ、４３ｂに流すべき通電量を設定し、この設定された目標電流値をシリアル伝送路８０６を経由して駆動ユニット９に送信する。

なお、制御ユニット８は、電磁駆動弁４ａ、４ｂの各電磁コイル４３ａ、４３ｂに流す通電量を設定する際に、図示していない各種センサや別の制御ユニットから受け取る機関１の運転情報、例えばクランク角度なども参照し、それらを加味して目標電流値を設定する。

駆動ユニット９は、制御ユニット８から受信した目標電流値に従って電磁駆動弁４ａ、４ｂへの駆動電流信号９０４ａ、９０５ａ、９０４ｂ、９０５ｂの通電量を調整する。

図２は、吸気弁である電磁駆動弁４ａの概略構成を示している。なお、排気弁である電磁駆動弁４ｂも同様の構成である。

電磁駆動弁４ａ（４ｂ）は、電磁力を発生する電磁コイルとしてのアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａ、弁体４０ａ、シャフト４１ａ、シャフト４１ａに固定され、アッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａの電磁力によって吸引される素材で形成されたアーマチャ４２ａ、及び、両端が固定されてアーマチャ４２ａを上下方向に付勢する上下一対のスプリング４５ａ、４５ａ、を備えており、その上端部付近には、弁体４０ａのリフト量を検出するリフトセンサ４６ａが付設されている。

アッパーコイル４３ａは、駆動ユニット９から送られる駆動電流信号９０４ａによって電磁力を発生してアーマチャ４２ａを上方に吸引する。これにより閉弁動作が行われる。ロアコイル４４ａは、駆動ユニット９から送られる駆動電流信号９０５ａによって電磁力を発生してアーマチャ４２ａを下方に吸引する。これにより開弁動作が行われる。アッパーコイル４３ａ、ロアコイル４４ａの電磁力は駆動電流信号９０４ａ、９０５ａの通電量によって決まるので、この通電量を変えることによって弁体４０ａの開閉速度が調整される。

アッパーコイル４３ａとロアコイル４４ａに電流が供給されていない、すなわち電磁力が発生していない状態では、アーマチャ４２ａはスプリング４５ａによってアッパーコイル４３ａとロアコイル４４ａの中間に位置するようになっている。この場合、弁体４０ａは閉状態（全閉）と開状態（全開）のちょうど中間に位置する。アッパーコイル４３ａによってアーマチャ４２ａが上方に吸引されると弁体４０ａは閉状態になるが、この状態ではスプリング４５ａによって開き方向に力が加わっているので、弁体４０ａを閉状態に維持するためにアッパーコイル４３ａに微少の電流を流す必要がある。しかしながら、弁体４０ａを閉状態から開状態に移行する場合にはスプリング４５ａによって開き方向の力が加わるため、下方向へ吸引するロアコイル４４ａの通電量を抑えることができる。また、弁体４０ａが開状態のときも同様である。

リフトセンサ４６ａは、弁体４０ａのリフト量（開き量）を検出して、そのリフト量に応じたアナログ信号であるリフト量信号４７ａを制御ユニット２に出力する。

図３は、制御ユニット８の構成を示すブロック図である。
制御ユニット８は、システムバス８０５によって互いに接続されたＣＰＵ（中央演算ユニット）８００、メモリ８０１、Ａ／Ｄ変換器８０２、シリアル通信モジュール（ＳＣＭ）８０３、タイマ８０４によって構成されている。

タイマ８０４は、予め定められた制御周期毎にＣＰＵ８００に制御周期の起点を通知する。

ＣＰＵ８００は、タイマ８０４からの通知を受信すると、Ａ／Ｄ変換器８０２にリフト量信号４７ａ、４７ｂの入力（Ａ／Ｄ変換処理）を要求する。Ａ／Ｄ変換器８０２はリフト量信号４７ａ、４７ｂを取り込んでデジタル値に変換し、メモリ８０１に書き込む。

ＣＰＵ８００は、メモリ８０１上にあるリフト量のデジタル値のほか、図示していない各種センサや別の制御ユニットから得られる機関１の運転情報を参照して演算を実行し、電磁駆動弁４ａ、４ｂの各コイル４３ａ、４４ａに与える通電量を設定してメモリ８０１に目標電流値として書き込み、シリアル通信モジュール（ＳＣＭ）８０３に目標電流値の送信（シリアル転送）を要求する。

シリアル通信モジュール（ＳＣＭ）８０３は、メモリ８０１上にある目標電流値をシリアル伝送路８０６経由で駆動ユニット９に送信する。

図４は、駆動ユニット９の構成を示すブロック図である。
駆動ユニット９は、シリアルポート９００、電流値判定部（回路）９０１、駆動回路９０２ａ、９０３ａ、９０２ｂ、９０３ｂで構成されている。なお、４つの駆動回路９０２ａ（吸気弁アッパー側用）、９０３ａ（排気弁アッパー側用）、９０２ｂ（吸気弁ロア側用）、９０３ｂ（排気弁ロア側用）は、１気筒分（吸気弁４ａと排気弁４ｂのアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａ）に対応しており、他の気筒に対応する駆動回路も同様に備えているがここでは省略されている。

シリアルポート９００は、制御ユニット８からシリアル伝送路８０６を経由して送られる目標電流値を受信するためのものである。シリアルポート９００は受信した目標電流値を電流値判定部９０１に送信する。

電流値判定部９０１は、シリアルポート９００からの目標電流値を元に、電磁駆動弁４ａ、４ｂの各コイル４３ａ、４４ａに与える駆動電流信号９０４ａ、９０５ａ、９０４ｂ、９０５ｂの目標値を判定して駆動回路９０２ａ、９０３ａ、９０２ｂ、９０３ｂにそれぞれの目標電流値に応じた信号を転送する。

駆動回路９０２ａ、９０３ａ、９０２ｂ、９０３ｂは、それぞれ電磁駆動弁４ａ、４ｂの各コイル４３ａ、４４ａを流れる電流が、電流値判定部９０１から受信した目標電流値に一致するように、駆動電流信号９０４ａ、９０５ａ、９０４ｂ、９０５ｂの通電量を調整する。これにより、電磁駆動弁４ａ、４ｂの開閉動作速度の変更や開状態あるいは閉状態を維持する制御が行われる。

本実施形態の制御ユニット８及び駆動ユニット９を備えた電磁駆動弁制御装置２においては、上記のような制御を各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の電磁駆動弁４ａ、４ｂに対して同様に行う。

図５は、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気弁４ａ（ＩＮ）及び排気弁４ｂ（ＥＸ）の開閉動作を示すタイムチャートである（横軸はクランク角度［°ＣＡ］）。

各気筒＃１、＃２、＃３、＃４における混合気の点火順序を＃１、＃３、＃４、♯２とすると、吸気弁又は排気弁の開弁期間はそれぞれ約１８０°ＣＡずれながら＃１−ＥＸ、＃１−ＩＮ、＃３−ＥＸ、＃３−ＩＮ、＃４−ＥＸ、＃４−ＩＮ、＃２−ＥＸ、＃２−ＩＮの順序で繰り返される。このため、＃１−ＩＮと＃３−ＥＸ、＃３−ＩＮと＃４−ＥＸ、＃４−ＩＮと＃２−ＥＸ、＃２−ＩＮと＃１−ＥＸのそれぞれの開弁期間は重なる。

また、開弁期間は運転状況によって変化するが、１８０°ＣＡを若干上回る程度の期間であるので、開弁期間のずれが１８０°ＣＡである弁同士の開弁期間は相互に重なる。

一方、開弁期間のずれが３６０°ＣＡである弁同士の開弁期間は重ならない。すなわち、＃１−ＩＮと＃４−ＩＮ、＃２−ＩＮと＃３−ＩＮ、＃１−ＥＸと＃４−ＥＸ、＃２−ＥＸと＃３−ＥＸのそれぞれの開弁期間は重ならない。

図６は、吸気弁４ａのリフト量と、同弁４ａのアッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）及びロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）との関係を示すタイムチャートである。排気弁４ｂや他の気筒の吸気弁、排気弁も同様である。

リフト量は、上側を閉、下側を開として示しており、目標電流値IcomUP、IcomLWは“０”を基準にして上側を正、下側を負として示している。

吸気弁４ａを閉状態に維持する場合、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）は、アッパーコイル４３ａがスプリング４５ａの下方向への付勢力を上回る吸引力を発生する一定の電流値（以下、保持電流値）に設定され、アッパーコイル４３ａにその電流値の電流が供給され、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）は、“０”に設定されてロアコイル４４ａへの電流供給は停止される。

また、吸気弁４ａを開状態に維持する場合、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）は、ロアコイル４４ａがスプリング４５ａの上方向の付勢力を上回る吸引力を発生する保持電流値に設定され、ロアコイル４４ａにその電流値の電流が供給され、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）は、“０”に設定されてアッパーコイル４３ａの電流供給は停止される。

吸気弁４ａを閉状態から開状態にする場合には、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）が“０”に設定されてアッパーコイル４３ａへの電流供給が停止され、アッパーコイル４３ａの電磁力が消失し、吸気弁４ａはスプリング４５ａの付勢力によって下方向に移動する。さらに、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）が吸気弁４ａのリフト量に応じた適切な値に設定され、ロアコイル４４ａにその電流値の電流が供給されて適度の電磁力が発生し、アーマチャ４２ａがロアコイル４４ａに吸引される。これにより吸気弁４ａは連続的ないし段階的に下方向に移動して開状態になる。

一方、吸気弁４ａを開状態から閉状態にする場合には、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）が“０”に設定され、ロアコイル４４ａの電流供給が停止されて、ロアコイル４４ａの電磁力が消失し、吸気弁８はスプリング４５ａの付勢力によって上方向に移動する。さらに、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）が吸気弁４ａのリフト量に応じた適切な値に設定され、アッパーコイル４３ａにその値の電流が供給されて電磁力が発生し、アーマチャ４２ａがアッパーコイル４３ａに吸引される。これにより吸気弁８は連続的ないし段階的に上方向に移動して閉状態になる。

ここで、図６を参照すればよくわかるように、内燃機関１においては、吸気弁４ａ（排気弁４ｂ）が開状態及び閉状態のいずれの状態であっても、アッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａの両方に同時に電流を供給する必要はなく、一方のみに電流を供給して、他方への電流供給を停止すればよい。また、吸気弁４ａ（排気弁４ｂ）が閉状態又は開状態を維持している間は、アッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａのいずれか一方にのみ一定の保持電流を与え、他方への電流供給を停止すればよい。かかる点を勘案して、本実施形態の電磁駆動弁制御装置２においては、以下のような態様で各気筒＃１、＃２、＃３、＃４における電磁駆動弁４ａ、４ｂに備えられるアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａの通電制御を行う。

図７に、制御ユニット８から駆動ユニット９に目標電流値を送信するための転送フレーム形式（フォーマット）の例を示す。

図７の転送フレーム形式は、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気弁４ａ（ＩＮ）及び排気弁４ｂ（ＥＸ）を開閉させるために備えられた１６個の電磁コイル（アッパーコイル４３ａが８個、ロアコイル４４ａが８個）のうちの半分の８個分（アッパーコイル４３ａが４個、ロアコイル４４ａが４個）に対する目標電流値（後述）と、この８個の目標電流値をシリアル伝送路８０６で送信する際に発生し得るデータ誤りを検出するための誤り検出コード（ＣＲＣ）と、で形成され、さらに、各目標電流値には、当該目標電流値がアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａのいずれに対応するのかを識別するための識別子（ＩＤ）が付加されている。このＩＤは１ビット以上で示すことができ、例えばＩＤを１ビットとして、ＩＤが０であればアッパーコイル４３ａに対する目標電流値とされ、１であればロアコイル４４ａに対する目標電流値とされる。

目標電流値（ＩＤを含む）は、予め定められた順序（例えば＃１−ＩＮ→＃４−ＩＮ→＃２−ＩＮ→＃３−ＩＮ→＃１−ＥＸ→＃４−ＥＸ→＃２−ＥＸ→＃３−ＥＸ）で送信される。これにより、駆動ユニット９の電流値判定部９０１は、各目標電流値がどの気筒＃１、＃２、＃３、＃４に対応するのか、さらには吸気弁４ａ、排気弁４ｂのどちらに対応するのかを判別できる。

ここで、目標電流値が８個分で済むのは、前述したように、一つの電磁駆動弁に備えられるアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａの両方に同時に電流を供給する必要はなく、一方のみに電流を供給して、他方への電流供給を停止すればよく、電流を供給すべきコイルはどちらであるか（アッパーコイル４３ａかロアコイル４４ａか）は、ＩＤによって識別されるからである。

制御ユニット８においては、ＣＰＵ８００がメモリ８０１に予め定められた前記順序で目標電流値を書き込むとともに、各目標電流値のＩＤも書き込むようにされている。また、誤り検出コード（ＣＲＣ）は、シリアル通信モジュール（ＳＣＭ）８０３が目標電流値を送信する際に生成して送信する。

図８は、図７に示される転送フレーム形式に基づいて動作する駆動ユニット９の電流値判定部９０１が実行する処理例を示すフローチャートである。

電流値判定部９０１は、目標電流値を受信すると、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気弁４ａ及び排気弁４ｂの各々に対して本処理を実行し、各弁のアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａの目標電流値を判定する。

電流値判定部９０１は、まず、目標電流値に付加されたＩＤからアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａのいずれに対応する目標電流値かを判断する（ステップ８０１）。ここでＩＤ＝０の場合、すなわち、目標電流値がアッパーコイル４３ａに対応するものである場合は、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）を新たに受信した目標電流値に変更して吸気弁４ａ又は排気弁４ｂのアッパーコイル４３ａを前記目標電流値に従って通電駆動する一方、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）を“０”にして、吸気弁４ａ又は排気弁４ｂのロアコイル４４ａへの電流供給を停止する（ステップ８０２）。

一方、ＩＤ＝１の場合、すなわち、目標電流値がロアコイル４４ａに対応するものであれば、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）を“０”にして、吸気弁４ａ又は排気弁４ｂのアッパーコイル４３ａへの電流供給を停止する一方、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）を新たに受信した目標電流値に変更して吸気弁４ａ又は排気弁４ｂのロアコイル４４ａを前記目標電流値に従って通電駆動する（ステップ８０３）。

このような構成とされた本実施形態の電磁駆動弁制御装置２においては、制御ユニット８から駆動ユニット９に転送される目標電流値に、アッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａのいずれに対応する目標電流値かを識別するためのＩＤ（１ビットでよい）が付加されるので、制御ユニット８から駆動ユニット９に転送すべき目標電流値の個数を半減でき、１回当たりの転送量を少なくできる。そのため、制御ユニット８から駆動ユニット９への前記目標電流値の転送時間を短縮することができ、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。

図９に、制御ユニット８から駆動ユニット９に目標電流値を送信するための転送フレーム形式の他の例を示す。

図９の転送フレーム形式は、４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４のうちのいずれか２つの気筒からなる２つの気筒群（後述）の吸気弁４ａに対する目標電流値、及び、４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４のうちのいずれか２つの気筒からなる２つの気筒群（後述）の排気弁４ｂに対する目標電流値の合計４個の目標電流値と、この４個の目標電流値をシリアル伝送路８０６で送信する際に発生し得るデータ誤りを検出するための誤り検出コード（ＣＲＣ）とで形成され、さらに、各目標電流値には、開閉操作すべき（開弁期間中の）弁を識別するための第１の識別子（ＩＤ１）と、当該目標電流値が電磁駆動弁４ａ、４ｂにおけるアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａのいずれに対応するのかを識別するための第２の識別子（ＩＤ２）が付加されている。

ＩＤ１は１ビット以上で示すことができ、例えばＩＤを１ビットとして、ＩＤ１が０であれば、開弁期間が部分的（開き始めと開き終わり）に重複する気筒＃１&＃２からなる気筒群に対する目標電流値とし、１であれば開弁期間が部分的に重複する気筒＃４&＃３からなる気筒群の目標電流値とする。

ＩＤ２は１ビット以上で示すことができ、例えばＩＤを１ビットとして、本ビットが０であれば、アッパーコイル４３ａに対する目標電流値とし、１であればロアコイル４４ａに対する目標電流値とする。

ここで、前記目標電流値は、開弁期間が重複しない気筒＃１&＃４からなる気筒群の吸気弁４ａに対するものと、開弁期間が重複しない気筒＃２&＃３からなる気筒群の吸気弁４ａに対するものと、開弁期間が重複しない気筒＃１&＃４からなる気筒群の排気弁４ｂに対するものと、開弁期間が重複しない気筒＃２&＃３からなる気筒群の排気弁４ｂに対するものとの４つであり、これらは予め定められた順序で送信される。これにより、駆動ユニット９の電流値判定部９０１は、各目標電流値がどの気筒群（＃１&＃４、＃２&＃３）に対応するのか、さらには吸気弁４ａ、排気弁４ｂのどちらに対応するのかを判別できる。

また、目標電流値に付加されたＩＤ１により、当該目標電流値が前記各気筒群（＃１&＃４、＃２&＃３）に属する２つの気筒のどちらの気筒に対応するものか（＃１か＃４か、又は、＃２か＃３か）、言い換えれば、開閉操作すべき（開弁期間中の）弁はどちらかが判別される。より詳しくは、図９において、例えば、＃１/＃４−ＩＮの目標電流値に付加されたＩＤ１が０である場合は、開閉操作すべき（開弁期間にある）弁は、気筒＃１の吸気弁４ａであり、＃４の吸気弁４ａは全閉状態と判別され、ＩＤ１が１である場合は、開閉操作すべき（開弁期間にある弁）は、＃４の吸気弁４ａであり、＃１の吸気弁４ａは全閉状態であると判別される。

さらに、目標電流値に付加されたＩＤ２により、前述した例のＩＤと同様に、電流を供給すべきコイルはどちらであるか（アッパーコイル４３ａかロアコイル４４ａか）が識別される。

制御ユニット８においては、ＣＰＵ８００がメモリ８０１に予め定められた順序で目標電流値を書き込むとともに、各目標電流値のＩＤ１及びＩＤ２も書き込むようにされ、また、誤り検出コード（ＣＲＣ）は、シリアル通信モジュール（ＳＣＭ）８０３が目標電流値を送信する際に生成する。

図１０は、図９に示される転送フレーム形式に基づいて動作する駆動ユニット９の電流値判定部９０１が実行する処理例（プログラム例）を示すフローチャートである。

電流値判定部９０１は、目標電流値を受信すると、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気弁４ａ及び排気弁４ｂに対して本処理を実行し、各弁のアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａの目標電流値を判定する。

先ず、電流値判定部９０１は、目標電流値に付加されたＩＤ１（ＩＤ１が０であれば気筒＃１&＃２からなる気筒群に対する目標電流値、１であれば気筒＃４&＃３からなる気筒群に対する目標電流値）から目標電流値を新たに受信した弁かどうか、云え換えれば、目標電流値を変更すべき弁かどうかを判別する（ステップ１００１）。この場合、目標電流値は１回に４個しか送られて来ないので、計８個の吸排気弁４ａ、４ｂの半分だけに目標電流値が与えられることになる。目標電流値を新たに受信していない弁に対して、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）のいずれも前回と同じ値を維持する（ステップ１００２）。これは、例えば、全閉状態を維持する弁とすることができ、この場合、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）は保持電流値が維持され、ロアコイルの目標電流値（IcomLW）は“０”が維持されることになる。

一方、目標電流値を新たに受信した弁に対しては、電流値判定部９０１は、目標電流値に付加されたＩＤ２からアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４３ｂのいずれに対応する目標電流値かを判別する（ステップ１００３）。

目標電流値がアッパーコイル４３ａに対応するものであれば、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）を新たに受信した目標電流値に変更し、ロアコイル４４ａの目標電流値（IcomLW）を“０”にし、前記した例（図８）と同様な処理を行う（ステップ１００４）。

一方、目標電流値がロアコイル４４ａに対応するものであれば、アッパーコイル４３ａの目標電流値（IcomUP）を“０”にして、ロアコイルの目標電流値（IcomLW）を新たに受信した目標電流値に変更し、前記した例（図８）と同様な処理を行う（ステップ１００５）。

このように、本例では、目標電流値にＩＤ１とＩＤ２が付加されるので、制御ユニット８から駆動ユニット９へ送信すべき目標電流値は、４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気弁４ａと排気弁４ｂのうち、２気筒分の吸気弁４ａと２気筒分の排気弁４ｂに対するものだけでよく、且つ、それぞれの弁のアッパーコイル４３ａ及びロアコイル４４ａのいずれか一方だけでよい。言い換えれば、各吸排気弁のうち開弁期間が重複しない弁同士のうち、開閉操作すべき（開弁期間の）弁に対する目標電流値だけを転送すればよいので、制御ユニット８から駆動ユニット９に転送すべき目標電流値の個数を１／４（４個）まで削減でき、１回当たりのデータ転送量を大幅に少なくできる。そのため、制御ユニット８から駆動ユニット９への前記目標電流値の転送時間を短縮することができ、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。

なお、上記実施形態では、直列４気筒で各気筒に吸気弁４ａ及び排気弁４ｂが１つずつ備えられた内燃機関１に適用された例について説明したが、本発明は、３気筒以下又は５気筒以上の機関にも適用可能である。同様に、各気筒に２つ以上の吸気弁、排気弁を備えた機関にも適用可能である。

さらに、シリアル通信モジュール（ＳＣＭ）８０３、シリアルポート９００、シリアル伝送路８０６をそれぞれ複数用意し、目標電流値を複数のグループに分割して並行に送信するようにしてもよい。これにより、目標電流値の転送時間を一層短縮できる。

本発明に係る電磁駆動弁制御装置の一実施形態をそれが適用された内燃機関の要部と共に示す概略構成図。 図１に示される吸気弁としての電磁駆動弁の構成を示す概略断面図。 図１に示される制御ユニットの構成を示すブロック図。 図１に示される駆動ユニットの構成を示すブロック図。 ４つ気筒に備えられた吸気弁及び排気弁の開閉動作を示すタイムチャート。 吸気弁のリフト量と、同弁のアッパーコイルの目標電流値（IcomUP）とロアコイルの目標電流値（IcomLW）の関係を示すタイムチャート。 制御ユニットから駆動ユニットに目標電流値を送信するための転送フレーム形式の一例を示す図。 図７に示される転送フレーム形式に基づいて動作する駆動ユニットの電流値判定部の処理を示すフローチャート。 制御ユニットから駆動ユニットに目標電流値を送信するための転送フレーム形式の他の例を示す図。 図９に示される転送フレーム形式に基づいて動作する駆動ユニットの電流値判定部の処理を示すフローチャート。

符号の説明

１…機関、２…電磁駆動弁制御装置、３…ピストン、４ａ…電磁駆動弁（吸気弁）、４ｂ…電磁駆動弁（排気弁）、５…吸気ポート、５…排気ポート、７…点火プラグ、８…制御ユニット、９…駆動ユニット、＃１、＃２、＃３、＃４…気筒、４３ａ…アッパーコイル、４４ａ…ロアコイル、９０１…電流値判定部

Claims (5)

1. 内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、
   前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、通電すべき電磁コイルに対する目標電流値と、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した識別子に基づいて通電すべき電磁コイルを選定するようにされていることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
2. 前記駆動手段は、受信した識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した識別子に対応しない電磁コイルへの通電を停止するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁の制御装置。
3. 前記駆動手段は、受信した識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した識別子に対応しない電磁コイルを前回受信した目標電流値に基づいて通電駆動するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁の制御装置。
4. 内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、
   前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、目標電流値を変更すべき電磁駆動弁の、通電すべき開用及び閉用のどちらかの電磁コイルの目標電流値と、開閉操作すべき電磁駆動弁を識別するための第１の識別子、及び、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための第２の識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した第１の識別子に対応しない電磁駆動弁の電磁コイルを前回受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第１の識別子に対応する前記電磁駆動弁の電磁コイルのうち、受信した第２の識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第２の識別子に対応しない電磁コイルへの通電を停止するようにされていることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記吸気弁の開弁期間が重複しない複数の気筒からなる複数の気筒群の吸気弁に対する目標電流値、及び、前記排気弁の開弁期間が重複しない複数の気筒からなる複数の気筒群の排気弁に対する目標電流値を設定するとともに、この目標電流値に、当該目標電流値が前記電磁駆動弁の開弁期間が部分的に重複する複数の気筒からなる複数の気筒群のいずれに対応するのかを識別するための第１の識別子を付加するようにされていることを特徴とする請求項４に記載の電磁駆動弁の制御装置。

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